在Mac OS上为SSD固态硬盘开启Trim指令的教程




在Mac OS上为SSD固态硬盘开启Trim指令的教程

2022-07-20 20:18:13 网络知识 官方管理员

固态硬盘(SSD)突破了传统硬盘的速度瓶颈,并且工作稳定、无噪音、耗电少,随着成本的下降,大有取代传统硬盘的势头。使用SSD的人大多听说过TRIM,操作系统一定要支持TRIM才能让SSD的性能实现最优化,那么TRIM到底是什么东西,为什么SSD需要TRIM而传统硬盘却不需要呢?

TRIM的出现,实际上是由于SSD在执行数据删除、覆盖操作时和传统硬盘在原理上的差异所造成的。我们知道,存储设备(无论是SSD还是传统硬盘)只负责最底层的物理存储,并不知道所存储的数据到底有什么意义,反正操作系统让我读或写什么数据我照办就可以了,而将物理设备中的数据组织成目录、文件并赋予它们意义的,是文件系统(FileSystem)负责的工作。文件系统是操作系统的一部分,由操作系统负责管理,不同的操作系统支持的文件系统不一样,例如较古老的FAT16/32、Windows的NTFS、OSX的HFS+、Linux的ext(ext2/3/4)等等。

那么为什么说问题出在数据的删除和覆盖上面呢?我们来看一下删除文件的时候操作系统是如何处理的吧。首先,一个文件在物理设备上是存放在多个数据块中的,这些块可以是不连续的,文件系统中会有一张表(例如FAT中的文件分配表)来管理每个文件的数据所对应的存储位置。那么,在删除的文件的时候,操作系统只要将该文件所对应的数据块在文件系统中标记为空闲就可以了,根本不需要实际去清除数据块中存放的数据。

结果:存储设备只知道哪些地方存了数据,但不知道这个数据到底还有没有用(因为文件删除之后,数据实际上可能还留在数据块中),数据有没有用只有操作系统才知道。

当我们需要存放新文件时,那些已经标记为空闲的数据块就会被当作空的数据块来使用(尽管里面实际上不是空的),对于操作系统来说,它们和原本就没有内容的空数据块是完全一样的。但这样的设计必须建立在一个前提下:

对于物理存储设备来说,写入空白数据块和覆盖已有内容的数据块所需要的操作是完全相同的。

上述前提对于传统硬盘来说是完全成立的,传统硬盘的工作方式跟磁带差不多,数据的记录是根据介质上某个记录单元的磁化方向来完成的。也就是说,在写入数据时,磁头只要将指定的记录单元(扇区)磁化为所需的状态即可,完全不必关心这个单元原本是怎样的状态。

然而,上述前提在SSD上却是不能成立的!为什么呢?因为在SSD中,只有空数据块才能直接执行写入操作;而对于非空数据块,需要先执行擦除操作之后才能进行写入。

乍看之下,SSD和传统硬盘的区别仅仅是多了一步擦除操作而已,但实际上并非如此,更要命的还在后头。在SSD中,数据存储的最小单位是页面(page),一个页面的大小一般是4KB,若干个页面又被组合成块(block),一个块的大小一般是512KB。由于硬件方面的限制,SSD单独对某个页面进行读/写的操作,但擦除操作却只能对整个块进行,也就是说,一旦擦除就必须一次性擦除整个块。想想看,如果操作系统要让SSD改写某个页面的数据,SSD需要执行怎样的操作呢:

将要改写的目标页面所在的整个块的数据读取到缓存。
在缓存中修改目标页面的数据。
对整个块执行擦除操作。
将缓存中的数据重新写入整个块中。

这就意味着,如果我要修改某个4KB大小的页面,就必须把512KB大小的整个块都折腾一遍,大家应该可以想象出这将带来何等巨大的性能和寿命上的损失。

正是出于上述原因,SSD中提供了一个TRIM命令,操作系统在删除文件时可以通过向SSD发送TRIM命令告诉它哪些数据块中的数据已经不再使用了。SSD在收到TRIM命令后,通常会在定期的垃圾收集操作中重新组织这些区块,为将来写入数据做好准备,不过每一款SSD在底层对TRIM命令的执行机制都不尽相同,但无论如何,通过TRIM能够显著改善SSD的性能和寿命。当然,大家可能已经发现了,有了TRIM,删除的文件数据会被SSD自动回收,这意味着以往在传统硬盘上能够使用的一些数据恢复(反删除)软件,在SSD上可能就不再管用了。

既然TRIM如此重要,我应该如何启用呢?一般来说,只要你所使用的操作系统支持TRIM,就无需额外的操作。支持TRIM的操作系统:Windows7及后续版本、OSX10.6.8及后续版本、Linux内核版本2.6.33及后续版本。

下面我们就来看一下MacOS上用命令行开启SSDtrim的方法,非常简单:
在终端里面运行下面四条命令。
1.

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